[發明專利]高效便攜式風光互補供電系統

在審

• 申請號: 201811213250.8
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109412504A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 范晨光;光昭
• 申請（專利權）人: 范晨光
• 主分類號: H02S10/12
• 分類號: H02S10/12;H02S20/32;H02S40/38;H02S40/22;H02S40/42;H02J7/35;F24S30/425;F03D9/11
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本發明公開了一種高效便攜式風光互補供電系統，太陽能發電系統包括太陽能電池板和太陽光自動跟蹤系統，太陽能電池板采用伸縮式太陽能電池板，其向陽面安裝有一凸透鏡聚光陣列，且凸透鏡聚光陣列上有一高透光玻璃板，其上覆有一表面疏水結構涂層，太陽能電池板背面和間隙處設置循環水管系統；風能發電系統包括風力發電機和風力葉片組，風力葉片組位于風力發電機的上方，采用由一支撐桿和安裝在支撐桿上的若干扇葉組成的燈籠形狀。本發明通過利用仿生向日葵的太陽光自動追蹤機理、凸透鏡的高效聚光效應和仿生蓮葉的表面疏水特性以及便攜式可折疊大面陣太陽能電池板的優化結構設計和高容量蓄電儲能陣列電池的選用，高效收集轉化太陽能和風能。

技術領域

本發明涉及供電系統領域，具體涉及一種高效便攜式風光互補供電系統。

背景技術

當前人類使用的能源主要分為不可再生能源和可再生能源。不可再生能源主要包括煤炭、石油以及天然氣，這些化石燃料支撐了人類社會數百年的發展，為工業革命做出了突出貢獻。隨著世界人口的不斷增加，人類對能源的需求也與日俱增。因為自然形成的化石燃料耗費時間極長，短期內的大規模消耗很難實現有效補充，因而造成被稱為“工業血液”的石油和“黑金”的煤炭資源銳減，而大規模使用化石燃料造成的大氣污染、臭氧層空洞等現象日趨嚴重，迫使人類不得不將綠色環保的可再生清潔能源的開發利用作為人類社會高質量可持續發展的關鍵。可再生能源主要包括太陽能、風能、水能、地熱能、潮汐能以及生物質能，其中水能、地熱能和潮汐能受地理環境和地形地貌影響較大，難以隨時隨地開發利用，而在一些地廣人稀、地形地貌復雜多變的地區大規模架設昂貴的輸電電網亦存在諸多困難；生物質能蘊含的能量較少，即使針對零散用戶也難以滿足日常供電需求。因此，如何充分發揮太陽能和風能的特點，實現持久穩定、高效可靠的太陽能和風能利用，已成為各國科學家正在不斷努力探索和深入研究的重要課題。而且，通過大力推廣和發展清潔能源，可以逐步改善傳統的以化石能源為主的能源消費結構，減少對化石能源進口的依賴，提高國家能源安全水平，減少全球溫室氣體排放，有效保護地球生態環境，造福子孫，促進人類社會和經濟和諧發展。

作為一種綠色環?？稍偕那鍧嵞茉矗柲芤彩鞘艿赜颦h境影響較小，便于在全球絕大部分地區收集利用的一種“取之不盡，用之不竭”能源。早在1884年，美國科學家Charles Fritts通過在硒半導體材料表面覆上一層極薄的金層形成半導體金屬結，制作了世界上第一塊太陽能電池板，可以通過光伏效應將吸收的太陽能直接轉化為電能。經過了一百三十多年的不斷探索努力與發展創新，雖然太陽能電池技術取得了長足進步，但仍存在太陽能轉化效率低等主要問題，在一定程度上阻礙了太陽能利用的快速發展。然而，對于作為能量轉化器件的太陽能電池板而言，轉化能量的絕對值取決于能量轉換器件的轉化效率和實現有效能量轉化器件面積的乘積。雖然目前太陽能電池板的能量轉化效率由于采用的光伏產品和相關技術的局限而很難在短期內發生重大改善，但可以通過提高太陽能電池板表面的太陽光光強密度和增加太陽能電池板的有效能量接收轉化面積等方法實現太陽能可轉化能量的增加。

由于天氣因素對太陽能電池板的能量轉化效率影響很大，在陰天或者雨雪天，太陽光會被遮擋而導致太陽能電池板難以收集利用足夠的太陽光實現能量轉化，因此風力發電裝置可以為太陽能發電提供有力補充。古語云“山雨欲來風滿樓”，由此可見，在陰雨以及一些影響太陽能電池板正常工作的天氣，風能可以為其提供很好的補充。風能的收集轉化效率主要面臨兩個問題：一是風力發電系統槳葉形狀的設計，即如何通過增加槳葉與風的接觸面積以提高風能轉化效率，同時還需考慮整個系統的大小和輕便穩定性；二是如何確保風力發電系統的槳葉始終正對風向以達到最大轉動頻率，實現最佳的能量轉化效率。

此外，考慮到自然界的太陽能和風能經常受到天氣等因素影響而變化多端，往往造成太陽能和風能的能量轉化率不夠穩定，影響供電系統輸出電壓的穩定和電器使用安全，因此非常有必要利用高容量的蓄電池儲能陣列，存儲能量轉化器件轉換的太陽能和風能以備夜晚或惡劣天氣時應急使用。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種高效便攜式風光互補供電系統。